酶动力学中的拟稳态定律介绍

简单介绍了生物化学的一个重要分支——酶动力学,它是研究酶催化反应速率的学科,着重回顾了酶动力学中的拟稳态假设的历史.拟稳态假设是一个提出来已超过80年的基本假设,几乎每一本生物化学方面的教科书在讲到酶动力学的时候都会对它进行详细讲解.该假设在分析酶动力学方程时有着重要的作用.许多实验结果、数值的模拟都显示了这一假设的正确性.然而,一直以来,有关拟稳态假设合理性和适用范围的理论研究却很少.最近,学界运用数学语言将这一假设严格地表述了出来,并且利用动力系统定性分析理论证明了这一假设是正确的.因此,将这一假设命名为拟稳态定律.

页岩气压裂水平井拟稳态阶段产能评价方法研究

根据页岩气藏的实际特点,以渗流理论为基础,考虑地层向裂缝的变质量流,通过叠加原理建立了多段压裂页岩气水平井拟稳态阶段产能方程,分析了裂缝条数、裂缝半长、页岩基质有效渗透率和裂缝导流能力等因素对页岩气井初始无阻流量的影响。研究结果表明,可以采用新的二项式方程评价页岩气井产能。裂缝参数是影响页岩气井初始无阻流量的主要因素,无阻流量随裂缝条数、裂缝半长和裂缝导流能力的增加而增加。该方法可以在早期通过多工作制度试气资料确定压裂水平井产能方程和初始无阻流量,并已成功应用于涪陵龙马溪组页岩气井的产能评价。

浅埋集输油管线拟稳态温度场及热工计算

从二维相变热传导方程出发，应用保角变换将研究区域规整化，在热力等效原理基础上导出冬季冻结期输油管拟稳态温度公式，并由此给出保温隔热层厚度、管线散热量、管道轴向温降、管道上部最大冻深、冻结速率。

拟稳态扩散的煤层气井动态模型及应用

扩散对煤层气井生产动态具有非常重要的作用,为现场人员能够快速有效地对煤层气井生产动态进行预测,需要建立解析形式的动态模型。以拟稳态扩散和体积物质平衡方程为基础,建立气体扩散量与含水饱和度的关系,结合拟稳态产能方程,得到考虑煤层气体拟稳态扩散的动态预测模型。模型对煤层气井生产中后期具有较好的拟合度,通过计算,认为扩散作用在整个开发过程中对煤层气产量均有影响。扩散作用能提高煤层气峰值产量,特别是对煤层气后期产量有很重要的稳定作用。扩散系数越大,煤层气峰值越高,后期产气量越高,且稳产时间更长;扩散对累积产水影响较小;煤层气开发后期,扩散作用越强烈,储层压力下降越平缓,煤层气稳产时间越长。

致密砂岩气藏垂直压裂井拟稳态流动产能分析

基于致密砂岩气藏中气体非达西渗流特征,考虑应力敏感效应的影响,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的垂直裂缝气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算式。实例计算结果表明:受到应力敏感效应影响,气井产能向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑应力敏感效应的产量低;应力敏感系数越大,产能曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;应力敏感系数越大、基质有效渗透率越低、裂缝半长越小、裂缝导流能力越小,垂直裂缝气井的产量越小。为保证垂直压裂气井的开发效果,压裂作业应尽量布置在基质渗透率较高的区域。

致密砂岩气藏拟稳态流动阶段气井产能分析

为研究致密砂岩气藏应力敏感对拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量的影响,基于气体非达西渗流特性,考虑渗透率幂函数式应力敏感,推导了致密砂岩气藏在拟稳态流动阶段的气井产能方程,并得到了气井无阻流量计算公式。实例计算结果表明:渗透率幂函数式应力敏感使拟稳态流动阶段气井产量及无阻流量减少;受到渗透率幂函数式应力敏感影响,生产井产能曲线向压力轴弯曲,在相同的生产压差下,气井产量比不考虑渗透率幂函数式应力敏感的产量低;渗透率幂函数式应力敏感系数越大,产能方程曲线弯曲越早、弯曲度越大,气井产量越低,产量下降率越大;地层压力下降后,生产井受渗透率幂函数式应力敏感影响减弱,在平均地层压力较低时,可适当放大生产压差进行生产。

有限导流压裂水平气井拟稳态产能计算及优化

在拟稳态流动阶段,边界封闭效应会对气井产能计算及优化产生很大影响。以单条人工裂缝为研究单元,在推导有限导流因子基础上,利用积分变换、渐近分析等方法获得单裂缝拟稳态压力基本解,基于势叠加原理、物质平衡方程建立矩形地层有限导流压裂水平井产能计算模型并迭代求解,同时回归产能关于压裂参数的导数极大值获得最优参数的函数关系线。结果表明:气井产能受裂缝条数、长度、间距、导流能力、相对位置及气藏几何形状等因素影响,增大裂缝与地层接触面积、减小缝间干扰、降低边界封闭效应、平衡裂缝与地层流入流出关系能有效提高气井产能;当裂缝系统均分气藏泄流面积时裂缝布局最优,而对应的裂缝最优导流能力关系线则随气藏矩形长宽比、裂缝条数的变化而变化;在最优参数作用下气井能较为显著地达到较高的产能水平,实际使用时应选取最优参数线附近区域作为优化压裂参数的参考范围。

车轨系统随机响应周期性拟稳态分析

提出用于三维车轨耦合系统随机动力响应高效求解的周期性拟稳态分析方法.车辆采用三维刚体动力学模型,轨道结构利用三维轨道广义单元建模.假定轨枕间距均匀,则列车在轨道上行驶过程中,车轨耦合系统动力学方程具有典型周期时变特征.应用虚拟激励方法将轨道随机不平顺转化为虚拟简谐不平顺,在状态空间下运用周期系数微分方程的性质和Schur分解技巧将上述问题的求解转化为周期性拟稳态响应分析,只需通过求解系数矩阵为上三角的线性方程组即可代替以往时变系统虚拟响应求解过程中的逐步积分过程,计算效率获得较大提高.采用该方法进行了三维车轨耦合系统的随机动力响应分析,并进行了不平顺随机载荷在车体、转向架、轮对和轨道等部件中传递机理分析,获得了一些有价值结论.

水体倍数计算的拟稳态法

底水的体积对底水油藏的开发起着十分重要的作用,底水的大小用底水的水体倍数表征。目前常用的水体倍数求解方法有容积法、物质平衡法、非稳态水侵法、数值模拟法。不同方法有其适用的条件和特点。在假设储层达到拟稳态的条件下,推导了一种新的水体倍数计算方法;该方法结合地质储量、多次测试及物质平衡法等不同情况而分为三种子方法。新方法可以获得水体倍数和地质储量。利用推导的拟稳态方法对实际数据进行了计算,计算结果与其他方法的计算结果十分接近,表明新方法的可行性。

苏里格低渗气田压裂井拟稳态期产量预测方法

目前气井压裂后产量动态预测的计算模型大多是针对稳态渗流或者是无限大地层的不稳态渗流过程，很少涉及普遍存在的拟稳态流动期间产量动态预测方法。为此，根据压裂气井地层中气体的渗流过程，首先基于边界控制的镜像反映原理所推导出的拟稳态流期间，气层中存在一条有限导流能力垂直裂缝井的无量纲压力解的通用表达式，提出了压裂气井拟稳态流动期的产量动态预测方法，然后给出矩形封闭性气层拟稳态流开始出现时间的确定方法。计算结果表明：苏里格低渗气田压裂井投产2～4个月即进入边界控制的拟稳态流动期，150m合理的裂缝单翼长度所需要的导流能力大约为30D·cm。本文所提出的产量动态预测方法也可用来优化其他低渗气田的压裂裂缝参数和施工规模。

应力敏感储层拟稳态流动产能分析

考虑应力敏感和井底脱气的影响,推导了外边界封闭油藏在拟稳态流动阶段的产能方程。实例计算结果表明:在相同的生产压差下,应力敏感油藏单井产能向压力轴弯曲;产能比常规Vogel方程低考虑脱气影响时,油井存在极限生产压差。当实际生产压差高于极限生产压差时,增大生产压差,油井产能反而减小;而常规Vogel方程不存在这种现象。渗透率伤害系数越大,曲线弯曲越早,弯曲度越大,极限井底压力也逐渐增大。地层压力下降后产能曲线弯曲程度下降,表明地层压力下降后应力敏感对产能的影响逐步降低。当平均地层压力下降到一定程度后,极限井底压力消失。

致密砂岩油藏拟稳态流动产能分析

同时考虑应力敏感与启动压力梯度的影响,推导出拟稳态流动阶段致密砂岩油井产能公式;并在研究井底脱气基础上,对产能方程进行了修正。实例计算结果表明:在相同的生产压差下,生产井产能向压力轴弯曲,产能低于常规Vogel方程;且应力敏感系数越大,产能曲线弯曲度越大。当井底存在脱气现象时,油井存在一个极限生产压差,并当极限生产压差低于实际生产压差时,油井产量随着生产压差增大反而下降;应力敏感系数越大,产能曲线弯曲越早且弯曲度越大,极限生产压差减小。受到启动压力梯度影响,生产井极限生产压差变大,而受到应力敏感效应影响,极限生产压差减小。在实际生产过程中需要合理优化生产压差。地层压力下降后,生产井受到应力敏感效应影响减弱,受到启动压力梯度影响增强。

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附—运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好地解决此类问题,采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究。结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。

低渗火山岩气藏衰竭开采拟稳态渗流实验

选取克拉美丽气田代表性岩样,通过室内拟稳态渗流模拟实验,研究低渗火山岩气藏衰竭式开采过程中的渗流规律,分析衰竭过程中气体的渗流特征,并解释了原因。根据实验渗流规律建立了理论模型,并进行了数值模拟。根据实验曲线,结合物质平衡法计算了岩样原始含气量,分析不同流量不同废弃压力下的采收率,模拟模型的最终采收率可达到88.6%。并提出了生产建议。

孔隙型碳酸岩油藏拟稳态采油指数的确定方法初步研究

根据孔隙型碳酸盐岩储层分类标准,中东F油田储层属于中低孔、低渗—特低渗储层,油藏在平面和纵向上具有极强的非均质性。通过常规试井求取的单井采油指数,只能反应不稳定采油指数,而计算拟稳态下的采油指数才能对油井及油田的动态具有指导意义。目前对于此类碳酸岩油藏确定拟稳态采油指数还没有成熟的方法,利用数值试井结合动态地质模型及理论公式对拟稳态采油指数进行了初步研究,并根据碳酸岩油藏岩石类型分类结果,预测拟稳态采油指数的平面分布规律,研究结果可以较好地预测新井产能,高效地指导油藏开发。

基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附——运移数值模拟

由于煤层甲烷在煤岩体中的运移过程及其复杂,因此用来描述其运移的数学模型常常是高阶非线性的偏微分方程,为了能更好的解决此类问题,本文采用多重物理量数值模拟软件COMSOL Multiphysic对所建的拟稳态运移模型进行了模拟求解的研究,结果表明用该软件模拟的压力和浓度动态曲线更符合实际情况,而且可以用动态可视化模块来模拟压降过程。

拟稳态法测定气相扩散系数

根据拟稳态一维扩散原理,建立了气相扩散系数的测定装置。在该装置上,测定了8个体系的气相扩散系数,其中CH_2Cl_2-空气,CH_2Cl_2-H_2,CH_3CH_2Br-空气,CH_3Cl_2Br-H_2,CHCl_3-H_2等5个体系的气相扩散系数实验值,迄今尚未见文献报道。实验结果表明,本测试装置稳定性好,实验误差小,实验装置体积小,测试过程较为简便。

杂交瘤细胞流加培养过程中不同拟稳态下的代谢动力学分析

采用流加培养方式，实现了杂交瘤细胞在营养物富裕、葡萄糖限制和谷氨酰胺限制3种条件下的拟稳态培养。代谢动力学分析表明：葡萄糖限制时，葡萄糖比消耗速率（qGluc）降低到1.1×10^-9mmol/（cell·d），相比营养物富裕时降低了40％以上；乳酸生成量降到最低。谷氨酰胺限制时，谷氨酰胺的最小比消耗速率（qGln）约为0.28×10^-9mmol/（cell·d），相比营养物富裕时降低了56％以上；氨的比生成速率降低到0.23×10^-9mmol/（cell·d），营养物富裕时为0.93×10^-9mmol/（cell·d）；丙氨酸的生成降到最低。3种拟稳态下单抗的比生成速率都在29×10^-9～37×10^-9mg/（cell·d）。本文的流加培养设计方法为快速认识细胞的代谢规律，设计相应的培养基和调控策略，实现细胞高密度和产物高浓度的培养过程提供了指导。

煤层气井单相水流拟稳态排采模型与应用效果分析

为实现煤层气井的定量化排采管控,有效提高单井产气量,以沁水盆地南部马必东试验区高阶煤为研究对象,依据裂缝储层饱和水单相渗流机理,分析了压裂返排后各级裂隙对排水效果的影响,结合压裂与排采数据,探讨了压裂改造范围内的压力传播特征,将排水区域划分为单相流弹性排水区与两相流弹性排水区,通过建立垂直裂缝线性流拟稳态模型,确定了与试验区地质条件相符的排采控制原则。研究表明:在饱和水单相流阶段,压裂裂缝是水相主要渗流通道,为水相强流动区,100μm级(渗透率1×10-15~1.2×10-15 m 2)外生及微型裂隙对煤层应力、压力传播及气体解吸最为敏感,为水相弱流动区,排采过程中应同时考虑低压力梯度造成的非线性渗流效应与应力敏感作用;排采模型显示:在垂直裂缝拟稳态渗流阶段,储层压力分布呈抛物线型,近井区域产水量高于边界区域,表现为更易发生解吸,单相水流期的渗流阻力主要由煤岩渗透率、排采时间、煤岩压缩系数、裂缝尺寸、压裂改造半径、驱替压力梯度、孔隙压力等多种因素影响,为保证解吸气的连续、高效产出,马必东试验区按照“快-慢-缓”的排采原则,存在合理的排采界限(0.05~0.10 MPa/d);针对高阶碎裂煤,在定流压降幅条件下,产水曲线形态可划分为稳定型、上升型与下降型,同时反映了不同煤储层的供水特性,高产能井解吸前通常出现气驱水尖峰。

拟稳态微波加热系统的最优控制的数学模型

本文结合拟稳态微波加热系统的最优控制实际问题,对其模型进行定性描述.拟稳态微波加热系统的最优控制的数学模型建立微波加热是通过微波穿透到物质内部,引起物体内部分子振动,分子的相互撞击产生热能,从而使物体温度升高,达到加热的目的.一般地,微波被物质吸收的深度可达到几厘米左右,因此微波能深入物体的深度多少,就表示物体被加热的范围所在.除此之外,微波加热还是一种复合传热状态,不仅涉及到微波能与热能的转换产生内热源,